第8章+阻燃劑.ppt

1、1,第八章 阻燃劑,第一節(jié) 聚合物燃燒 一、聚合物燃燒過(guò)程 二、聚合物燃燒反應(yīng) 三、影響聚合物燃燒的因素 四、聚合物燃燒的發(fā)煙性 五、影響聚合物燃燒發(fā)煙性的因素 六、聚合物燃燒的釋毒性 第二節(jié) 聚合物阻燃和抑煙 一、基本原理 二、阻燃劑及其阻燃機(jī)理 三、抑煙劑及其抑煙機(jī)理,2,第一節(jié) 聚合物燃燒,合成聚合物材料具有優(yōu)良的性能，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，特別是在建筑、交通、家具、電子電器及日用制品等行業(yè)被大量使用，美化和方便了人們的環(huán)境和生活，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已逐步代替了傳統(tǒng)材料。但是，絕大多數(shù)常用合成聚合物材料在空氣中是可燃或易燃的，并且，與天然聚合物材料相比，在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的有

2、毒且具腐蝕性的氣體和煙塵，因此由其引起的火災(zāi)所造成的后果就更為嚴(yán)重。正有鑒于此，聚合物材料阻燃技術(shù)的開(kāi)發(fā)已引起世界各國(guó)的高度重視。 常用聚合物材料的燃燒特性見(jiàn)后頁(yè)表。,3,常用聚合物材料的燃燒特性,4,一、聚合物燃燒過(guò)程 聚合物的燃燒是在外部熱源作用下發(fā)生的一個(gè)包含一系列物理和化學(xué)變化的復(fù)雜過(guò)程，一般可分為5個(gè)基本階段： (1)加熱升溫 聚合物之所以發(fā)生燃燒，首先是因?yàn)樵谕獠繜嵩醋饔孟聹囟壬仙?。熱塑性聚合物此時(shí)會(huì)伴有熔融現(xiàn)象。,5,(2) 熱分解 當(dāng)聚合物受熱升溫至分解溫度時(shí)，將發(fā)生熱分解，并產(chǎn)生可燃性氣體和其它熱分解產(chǎn)物，主要包括： 可燃?xì)怏w，如甲烷、乙烷、丙烷、甲醛、丙酮、一氧化碳等； 不

3、燃?xì)怏w，如二氧化碳、氮?dú)獾龋?液體產(chǎn)物，即熔融降解聚合物和預(yù)聚體； 固體產(chǎn)物，如碳化物等； 煙氣，即懸浮于空氣中的固體(如碳)顆粒。,6,(3)著火 當(dāng)聚合物受熱產(chǎn)生的可燃性氣體濃度增大燃燒極限，并且被加熱到點(diǎn)燃溫度，聚合物即開(kāi)始燃燒。 (4)持續(xù)燃燒 當(dāng)聚合物的燃燒凈熱，即聚合物的燃燒熱與加熱鄰接材料到燃燒狀態(tài)所需的熱量之差等于或大于0時(shí)，聚合物將持續(xù)自行燃燒。 (5)燃燒停止 當(dāng)聚合物燃燒進(jìn)行到燃燒凈熱為負(fù)值時(shí)，則已著火的聚合物將會(huì)在點(diǎn)火源移開(kāi)后停止燃燒。 聚合物燃燒基本過(guò)程的圖解表示見(jiàn)后頁(yè)。,7,聚合物燃燒過(guò)程示意圖,8,二、聚合物燃燒反應(yīng) 聚合物熱分解產(chǎn)物的燃燒是按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行的

4、，其機(jī)理與聚合物熱氧降解類(lèi)似，包括下述四步： (1)鏈引發(fā) (2)鏈增長(zhǎng) R O2 RO2 RO2 RH ROOH R (3)鏈支化 ROOH RO HO 2ROOH ROO RO + H2O,9,(3)鏈終止 R R RR RO RO ROOR RO2 RO2 ROOR O2 R HO ROH,10,三、影響聚合物燃燒的因素 影響聚合物燃燒的因素很多，包括作為內(nèi)因的聚合物燃燒特性和作為外因的燃燒環(huán)境條件。在燃燒環(huán)境條件相同的情況下，則主要取決于聚合物的燃燒特性，包括化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)、比熱容、熱導(dǎo)率、分解溫度、燃燒熱、閃點(diǎn)和自然點(diǎn)、火焰溫度、極限氧指數(shù)以及燃燒速度等。 (1)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu) 聚合

5、物燃燒實(shí)質(zhì)上為聚合物受熱發(fā)生熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體的燃燒，因此化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同的聚合物由于熱分解產(chǎn)物中可燃性氣體含量不同而具有不同的燃燒特性。顯然，熱分解產(chǎn)物中可燃性氣體含量越高的聚合物越容易燃燒。 常見(jiàn)聚合物的熱分解產(chǎn)物見(jiàn)后頁(yè)表。,11,常用聚合物的熱分解產(chǎn)物,12,(2)比熱容1g物質(zhì)溫度升高1所需吸收的熱量 在其它因素相同的情況下，比熱容大的聚合物材料，在燃燒過(guò)程的加熱階段需要較大的熱量，因此較難燃燒。 常用聚合物的比熱容見(jiàn)下表。,常用聚合物的比熱容,13,(3)熱導(dǎo)率 熱導(dǎo)率又稱(chēng)熱導(dǎo)系數(shù)，是一個(gè)表示物質(zhì)熱傳導(dǎo)性能的物理量。在其它因素相同的情況下，熱導(dǎo)率大的聚合物材料，在燃燒過(guò)程的加熱

6、階段升溫較慢，因此較難燃燒。 常用聚合物的熱導(dǎo)率見(jiàn)下表。,常用聚合物的熱導(dǎo)率,14,常用聚合物的熱分解產(chǎn)物,(4)分解溫度 由于聚合物燃燒實(shí)質(zhì)上為聚合物受熱發(fā)生熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體的燃燒，因此，一般來(lái)說(shuō)，熱分解溫度較低的聚合物較易燃燒。 常用聚合物的熱分解溫度見(jiàn)下表。,15,常用聚合物的燃燒熱,(5)燃燒熱 燃燒熱是維持燃燒和延燃的重要因素。大多數(shù)聚合物的燃燒是放熱反應(yīng)。常用聚合物的燃燒熱見(jiàn)下表。,16,常用聚合物的閃點(diǎn)和自然點(diǎn),(6)閃點(diǎn)和自然點(diǎn) 閃點(diǎn)是明火可以引燃的最低溫度，而自然點(diǎn)是不需明火引燃而自發(fā)燃燒的最低溫度。常用聚合物的閃點(diǎn)和自然點(diǎn)見(jiàn)下表。,17,常用聚合物的火焰溫度,(7)火

7、焰溫度 與燃燒熱一樣，火焰溫度是維持燃燒和延燃的重要因素。大多數(shù)聚合物的火焰溫度比火柴和香煙高得多，約達(dá)2000 。常用聚合物的火焰溫度見(jiàn)下表。,18,(8)極限氧指數(shù) 能維持聚合物燃燒的混合氣體中氧氣的最小體積分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為聚合物的極限氧指數(shù)(LOI) ，簡(jiǎn)稱(chēng)氧指數(shù)。氧指數(shù)是衡量聚合物材料是否燃燒的重要指標(biāo)。由于空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20.9，所以，氧指數(shù)小于21的聚合物，一般可在空氣中被點(diǎn)燃。常用聚合物的極限氧指數(shù)見(jiàn)下表。,常用聚合物的極限氧指數(shù),19,(9)燃燒速度 燃燒速度影響火災(zāi)的發(fā)展蔓延 。各種聚合物材料的燃燒速度不盡相同，因此，燃燒時(shí)的傳播速度也有快慢。在實(shí)際火災(zāi)中，材料的燃燒速度受

8、外界氣體的擾動(dòng)和擴(kuò)散、熱的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等因素的影響。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，常用聚合物的燃燒速度后頁(yè)表。,常用聚合物的燃燒速度,20,四、聚合物燃燒的發(fā)煙性 1. 聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙現(xiàn)象 煙霧是由可見(jiàn)固體或液體微粒懸浮在氣體中形成的。聚合物燃燒不但釋放大量的熱量，而且常常伴隨產(chǎn)生大量的煙霧和有毒氣體。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，在火災(zāi)的死亡事故中，約有80是由于火災(zāi)前期材料熱裂產(chǎn)生的煙霧和有毒氣體窒息中毒造成的。也就是說(shuō)，就對(duì)生命安全而言，在火災(zāi)中，煙霧和毒氣比火焰更具威脅性。因此，研究弄清聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙性及其機(jī)理，并研究開(kāi)發(fā)出有效的聚合物燃燒抑煙技術(shù)具有非常重要的意義。 不同聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧的成分和濃

9、度不同。顯然，聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧的成分和濃度也受燃燒條件，如溫度、風(fēng)量以及燃燒物的形狀等的影響。燃燒不完全時(shí)產(chǎn)生的煙霧更大。,21,2. 聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙機(jī)理 關(guān)于聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生黑煙的機(jī)理，有不同的理論，其中最具有代表性的是碳雙鍵縮聚理論。聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的黑煙主要是由碳微粒懸浮在氣體中形成的。根據(jù)該理論，這些碳微粒的生成是聚合物熱分解產(chǎn)生的含共軛雙鍵的鏈段經(jīng)進(jìn)一步斷裂、環(huán)化生成芳香族或多環(huán)聚合物，然后縮聚石墨化的結(jié)果。,22,例如，聚氯乙烯燃燒時(shí)產(chǎn)生的碳粒子，據(jù)認(rèn)為是通過(guò)下列反應(yīng)形成的：,23,象聚苯乙烯這樣帶苯基的聚合物燃燒時(shí)發(fā)煙量較大，據(jù)認(rèn)為，其原因在于它們?cè)谌紵龝r(shí)很容易生成共軛

10、雙鍵：,聚合物燃燒時(shí)通常也生成水，聚合物燃燒時(shí)若生成無(wú)色的低分子化合物微粒，則可能與水蒸氣相聚而冒白煙。,24,3. 聚合物燃燒的發(fā)煙性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙性不是聚合物的固有性質(zhì)。聚合物燃燒時(shí)所產(chǎn)生的煙霧的成分和濃度主要取決于燃燒條件(如熱流量、氧化劑供應(yīng)、材料形狀、有無(wú)火焰等)以及燃燒環(huán)境狀況(如周?chē)鷾囟取⑷紵臻g的容積、通風(fēng)情況等)。但聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙性也與聚合物的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 常用聚合物材料的燃燒時(shí)的發(fā)煙性見(jiàn)后頁(yè)表。,25,常用聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙性,26,總體上，聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙性與聚合物分子結(jié)構(gòu)關(guān)系存在以下規(guī)律性： (1)脂肪族聚合物(特別是主鏈含氧原子的脂肪

11、族聚合物)發(fā)煙量很低，主鏈上含有苯環(huán)的聚合物發(fā)煙量較多，而含多烯結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈上帶有苯環(huán)的聚合物發(fā)煙量更多； (2)含鹵（含氟除外）聚合物的發(fā)煙量相當(dāng)多，但不一定含鹵越高，發(fā)煙量越多； (3)碳/氫比越高，發(fā)煙量越多； (4)熱穩(wěn)定性越高，發(fā)煙量越少； (5)聚合物中加入阻燃劑，通常發(fā)煙量增多。,27,含多烯結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈上帶有苯環(huán)的聚合物，之所以發(fā)煙量多，是因?yàn)樗鼈內(nèi)菀淄ㄟ^(guò)環(huán)化、縮聚而石墨化。 熱穩(wěn)定性高的聚合物之所以發(fā)煙量少，是因?yàn)槠涑商歼^(guò)程不是在氣相而是在凝聚相發(fā)生。 碳/氫比高的聚合物之所以發(fā)煙量多，是因?yàn)槿紵龝r(shí)，聚合物分子中的C轉(zhuǎn)化為CO2和H轉(zhuǎn)化為H2O的反應(yīng)速率相同，因此，碳/氫比高的聚

12、合物將析出多余的碳。 在聚合物中添加阻燃劑發(fā)煙量增多，則是因?yàn)樽枞紕┮种蒲趸?，減少燃燒放熱，導(dǎo)致燃燒不完全所致。,28,4. 聚合物的發(fā)煙起始溫度和速度 不同聚合物的發(fā)煙起始溫度存在較明顯差別。常用聚合物材料的發(fā)煙起始溫度見(jiàn)下表。,常用聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙起始溫度,29,不同聚合物的發(fā)煙速度也不同。一般來(lái)說(shuō)，起始發(fā)煙溫度高的材料，其發(fā)煙速度較小。 常用聚合物材料的發(fā)煙速度見(jiàn)下表。,常用聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙速度,30,五、聚合物燃燒的釋毒性 聚合物燃燒時(shí)不但釋放熱量和煙霧，還可能釋放有毒氣體。不同聚合物燃燒時(shí)釋放的有毒氣體的種類(lèi)和含量各不相同，見(jiàn)后頁(yè)表。值得注意的是，燃燒條件不同，如溫度、升

13、溫速度、環(huán)境氣氛等不同，即使同一種材料，其生成的產(chǎn)物也會(huì)有所不同，尤其是各種產(chǎn)物的含量可能會(huì)有較大的變化。 由后頁(yè)表可見(jiàn)，CO、CO2是所有聚合物燃燒時(shí)均會(huì)產(chǎn)生的有毒氣體，而含氯、氟、氮、硫等元素的聚合物，燃燒時(shí)不但產(chǎn)生CO、CO2 ，還產(chǎn)生氯化氫、氟化氫、氰化氫、氨、二氧化硫和光氣(COCl2)等有毒有害氣體。,31,聚合物材料燃燒時(shí)產(chǎn)生的毒性氣體,32,第二節(jié) 聚合物阻燃和抑煙,一、基本原理 原理上，由于聚合物材料的燃燒特性與其組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此，要解決聚合物的阻燃性問(wèn)題，也可從組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手。事實(shí)上的確已經(jīng)有像氟塑料、聚酰亞胺等具有高耐熱性和阻燃特性的聚合物材料付諸實(shí)用。但是，

14、大量的實(shí)踐證明，要在保留聚合物材料應(yīng)用性能多樣性的前提下解決聚合物的阻燃和抑煙抑毒問(wèn)題，最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和富有實(shí)效的方法還是使用各種稱(chēng)為“阻燃劑”的添加劑。,33,目前已開(kāi)發(fā)出來(lái)的阻燃劑的種類(lèi)很多，其具體的功能各不相同。但概括起來(lái)，它們都是通過(guò)一種或多種下列阻燃效應(yīng)而起作用的： (1)吸熱效應(yīng) 其作用是減慢聚合物材料的升溫速度。 (2)覆蓋效應(yīng) 其作用是在較高溫度下形成穩(wěn)定的覆蓋層，或分解生成泡沫狀物質(zhì)，覆蓋于聚合物材料的表面，使聚合物材料因熱分解而生成的可燃性氣體難于逸出，并對(duì)材料起隔熱和隔絕空氣的作用。,34,(3)稀釋效應(yīng) 具有這種功能的阻燃劑在受熱時(shí)可產(chǎn)生大量的不燃性氣體，使聚合物材料分解

15、產(chǎn)生的可燃性氣體被稀釋而達(dá)不到可燃的濃度范圍，從而可阻止聚合物材料的發(fā)火燃燒。 (4)抑制效應(yīng)(捕獲自由基) 如前所述，聚合物的燃燒實(shí)質(zhì)上是熱分解產(chǎn)物的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，因此，在燃燒高溫下的自由基捕獲作用可以有效抑制聚合物的燃燒。 (5)增強(qiáng)效應(yīng)(協(xié)同效應(yīng)) 有些添加劑單獨(dú)使用時(shí)并不具有阻燃效果或效果很小，但當(dāng)與其它阻燃劑并用時(shí)卻能顯著提高其阻燃效果，這種作用就稱(chēng)為增強(qiáng)或協(xié)同效應(yīng)。,35,二、阻燃劑及其阻燃機(jī)理 1. 阻燃劑的元素組成特征 目前已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的聚合物阻燃劑，主要是含第A族的N、P、As、Sb、Bi和第A族的Cl、Br，以及Al、B、Zn、Sn、Mo、Mg、Ca等的化合物。其中最常用和

16、最有效的是含P、Cl、Br、Sb和Al的化合物。,36,2. 阻燃劑的分類(lèi) (1)按使用方式分類(lèi) 按使用方式的不同，阻燃劑可分為反應(yīng)型和添加型兩大類(lèi)。 反應(yīng)型阻燃劑是能夠在聚合物合成過(guò)程中參與反應(yīng)，并結(jié)合到聚合物分子中的阻燃劑。反應(yīng)型阻燃劑具有穩(wěn)定性好。不易流失、毒性小、對(duì)聚合物性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)，可以認(rèn)為是一類(lèi)理想的阻燃劑?？上У氖?，由于反應(yīng)型阻燃劑的應(yīng)用不方便，因此目前實(shí)際應(yīng)用范圍還不廣，主要用于熱固性樹(shù)脂。 添加型阻燃劑是在聚合物加工前添加混合到聚合物混合料中并以物理狀態(tài)分散在聚合物材料中的阻燃劑。添加型阻燃劑雖然存在對(duì)聚合物材料性能影響較大的缺點(diǎn)，但由于使用方便、適用性強(qiáng)，因此已獲得廣

17、泛應(yīng)用。,37,(2)按化合物類(lèi)型分類(lèi) 按化合物類(lèi)型的不同，阻燃劑可分為無(wú)機(jī)阻燃劑(包括無(wú)機(jī)填料)和有機(jī)阻燃劑兩大類(lèi)。 (1)無(wú)機(jī)阻燃劑 無(wú)機(jī)阻燃劑的品種很多，較重要的無(wú)機(jī)阻燃劑見(jiàn)后頁(yè)表。,較重要的無(wú)機(jī)阻燃劑,38,不同的無(wú)機(jī)阻燃劑的功能不同：有單獨(dú)使用即顯示阻燃效果的，如紅磷；有與含鹵有機(jī)阻燃劑并用而顯示阻燃效果的，如Sb2O3；還有既起填充劑作用又能分解結(jié)晶水而顯示阻燃效果的，如氫氧化鋁。 無(wú)機(jī)阻燃劑具有熱穩(wěn)定性好、無(wú)毒、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、不揮發(fā)、效果持久等優(yōu)點(diǎn)；但是，無(wú)機(jī)阻燃劑也存在通常會(huì)對(duì)聚合物材料的加工成型性能和物理、電氣性能等產(chǎn)生負(fù)面影響的缺點(diǎn)。 基于無(wú)機(jī)阻燃劑具有突出的阻燃性能、

18、環(huán)保和成本優(yōu)勢(shì)，而與聚合物基質(zhì)相容性差是無(wú)機(jī)阻燃劑之所以會(huì)對(duì)聚合物材料的加工成型性能和物理、電氣性能等產(chǎn)生負(fù)面影響的主要原因所在，以改進(jìn)與聚合物相容性為目標(biāo)的無(wú)機(jī)阻燃劑改性研究已成為當(dāng)前阻燃劑研究的前沿課題之一。,39,(2)有機(jī)阻燃劑 有機(jī)阻燃劑的品種也很多，按化合物類(lèi)型細(xì)分，主要有磷系和鹵系阻燃劑兩類(lèi)。磷系阻燃劑還可分為不含鹵和含鹵阻燃劑；而鹵系阻燃劑也可分為氯系和溴系阻燃劑。 常用有機(jī)阻燃劑見(jiàn)下表。,常用有機(jī)阻燃劑,40,有機(jī)阻燃劑，尤其溴系有機(jī)阻燃劑，由于阻燃效果好、用量少、對(duì)聚合物材料性能影響小，因此，盡管存在有毒、發(fā)煙量較高并會(huì)釋放高腐蝕性的鹵化氫氣體等問(wèn)題，目前仍是應(yīng)用廣泛的重要

19、阻燃劑。,41,3. 阻燃劑的阻燃機(jī)理 (1)鹵系阻燃劑 單獨(dú)使用 鹵系阻燃劑單獨(dú)使用時(shí)，主要在氣相發(fā)揮阻燃作用。它們?cè)诟邷叵路纸馍傻柠u化氫可捕獲聚合物燃燒反應(yīng)中的活性HO、O 、H 自由基，生成活性較低的鹵素自由基，從而減慢或終止氣相燃燒自由基反應(yīng)，達(dá)到阻燃的效果： HX + H H2 + X HX + O HO + X HX + HO H2O + X 此外，鹵化氫還具有稀釋空氣中的氧、覆蓋于材料表面隔絕空氣而減慢聚合物燃燒速度的功效。,42,鹵銻并用 Sb2O3單獨(dú)使用時(shí)不具有阻燃作用，但與鹵系阻燃劑并用時(shí)具有顯著的協(xié)同效應(yīng)。研究表明，這主要是因?yàn)椋?在高溫下， Sb2O3能與鹵化氫反應(yīng)

20、生成鹵氧化銻(SbOCl)和三鹵化銻(SbX3)，而SbOCl可在很寬的溫度發(fā)生分步分解反應(yīng):,43,SbOCl和SbX3是真正的阻燃劑，具有如下所述的多方面阻燃作用： a. 鹵氧化銻的分解為吸熱反應(yīng)，可有效降低材料的溫度和分解速度； b. 密度較大的SbX3蒸氣能較長(zhǎng)時(shí)間停留在燃燒區(qū)，起到稀釋和覆蓋作用； c. 液態(tài)及固態(tài)SbX3微粒的表面效應(yīng)可降低火焰能量； d. 能促進(jìn)固相和液相的成碳反應(yīng)，而相對(duì)減緩生成可燃?xì)怏w的聚合物熱分解和氧化反應(yīng)，且生成的碳層可阻止可燃?xì)怏w擴(kuò)散進(jìn)入火焰區(qū)，并保護(hù)下層材料免遭破壞；,44,e. SbX3在燃燒區(qū)內(nèi)可按如下反應(yīng)式捕獲維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，改變氣

21、相燃燒反應(yīng)模式，減小反應(yīng)放熱而使火焰猝滅：,45,f. SbX3還可緩慢分解生成鹵素自由基，而后者可按如下反應(yīng)式捕獲維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，因而可能維持較持久的阻燃功能：,46,g. 在燃燒區(qū)，Sb可與氧自由基反應(yīng)銻氧自由基，而后者又可按如下反應(yīng)式捕獲氣相中的H和 HO，而產(chǎn)物水的生成，也有助于使燃燒停止和火焰自熄：,綜上所述可知，鹵銻協(xié)同阻燃劑是一個(gè)多功能的阻燃體系，因此具有較高的阻燃效果。,47,(2)有機(jī)磷系阻燃劑 有機(jī)磷系阻燃劑可同時(shí)在凝聚相和氣相發(fā)揮阻燃作用，但可能以凝聚相為主。應(yīng)該注意的是，有機(jī)磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理可因其結(jié)構(gòu)、聚合物類(lèi)型及燃燒條件的不同而存在一定的差異。 凝聚

22、相阻燃機(jī)理 有機(jī)磷系阻燃劑在聚合物受熱被引燃時(shí)，首先分解為磷酸，磷酸脫水生成偏磷酸，偏磷酸聚合生成聚偏磷酸。這些磷酸沸點(diǎn)較高，可形成粘稠狀液態(tài)膜，并對(duì)含氧聚合物的脫水成碳具有高效的催化作用，可促使聚合物表面形成石墨狀焦碳層。,48,粘稠狀(多)磷酸液態(tài)膜和表面焦碳層的形成可發(fā)揮良好的阻燃效果： a. 焦碳層難燃、隔熱、隔氧，可使傳至材料表面的熱量減少、熱分解減緩； b. 含氧聚合物的脫水系吸熱反應(yīng)，且所產(chǎn)生的水蒸氣又能稀釋氧和可燃?xì)怏w； c. (多)磷酸液態(tài)膜覆蓋于焦碳層表面，降低了焦碳層的透氣性并保護(hù)了焦碳層不被繼續(xù)氧化。 由于磷的含氧酸只對(duì)含氧聚合物的脫水具有較好的催化作用，因此有機(jī)磷系阻

23、燃劑主要用于纖維素、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯及聚酯等含氧聚合物的阻燃。,49,氣相阻燃機(jī)理 有機(jī)磷系阻燃劑熱解形成的氣態(tài)產(chǎn)物中含有PO，它可捕獲H和HO，從而抑制燃燒鏈?zhǔn)阶杂苫磻?yīng)：,50,(3)無(wú)機(jī)阻燃劑 氫氧化鋁、氫氧化鎂 氫氧化鋁和氫氧化鎂可在適當(dāng)?shù)母邷叵路纸獠⑽沾罅康臒崃?，所生成的水蒸氣又可稀釋空氣中的氧氣，因此，可延緩聚合物的熱降解速度，抑制聚合物的燃燒，促進(jìn)碳化、抑制煙霧的形成：,51,硼酸鋅 硼酸鋅(2ZnO3B2O37H2O或2ZnO3B2O33.5H2O)可同時(shí)在凝聚相和氣相發(fā)揮阻燃作用。 硼酸鋅在火焰作用下可吸熱熔化、分解產(chǎn)生水蒸氣，并形成玻璃態(tài)的包覆層，同時(shí)可促進(jìn)聚合物成碳，同時(shí)具有冷卻、稀釋和覆蓋阻燃功能； 當(dāng)將硼酸鋅與鹵系阻燃劑并用或用于含鹵聚合物時(shí)，在聚合物燃燒條件下可生成鹵化鋅、鹵化硼蒸氣，它們可在氣相捕獲活性自由基，發(fā)揮氣相阻燃作用。,52,三、抑煙劑及其抑煙機(jī)理 1. 抑煙劑的種類(lèi) 廣義上講，能夠減少聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙量的助劑均可稱(chēng)為抑煙